[實用新型]一種電池組的兩級均衡裝置

有效

• 申請號: 201520191694.1
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204651947U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 吳玉香;邸健;文尚勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本實用新型涉及電池均衡管理技術領域，具體涉及一種基于類Buck-Boost的電池組兩級均衡裝置。

背景技術

電動汽車擁有節能環保、低排放等方面的優勢，現已成為汽車行業中最有發展前景的一個領域。作為電動汽車的關鍵組成部分，動力電池組的性能決定了電動汽車眾多方面的表現。然而由于現有的電池單體電壓低、容量小，無法滿足電動汽車的驅動功率要求，因而一般先將一定數量的電池單體串并聯組成一個模組，然后再將多個模組串聯起來進行使用。但是，在電池單體的制作過程中，由于電池廠的制作工藝等方面的原因，造成了即使是同一批次的電池單體都會出現明顯的容量、內阻等方面的差異。同時在電池的使用過程中，電池單體自放電率的不同、使用環境的差異等，也都會導致電池單體的容量等出現不平衡。在充電過程中，電池容量小的電池會被率先充滿，若此時電池組仍在充電，則容量小的電池會被過充，產生析氣或發生不可逆的結構性損壞，電池容量進一步減小。在放電過程中，電池容量小的電池電壓下降最快，當電池能量耗盡時，電池兩端甚至會出現反極性，相當于被其它電池反充電，導致整組電池的放電能力減弱，同時過放也會使電池內部發生不可逆的化學反應，減小電池容量。因而在使用過程中必須對電池組進行均衡管理。

現有的均衡技術主要有能量耗散型和非能量耗散型。能量耗散型是通過并聯電阻來實現的，此方法結構簡單對控制系統要求低，但是能量浪費嚴重，且耗能電阻發熱會對電池造成不利影響，均衡電流大小也會受到限制。非能量耗散型方法中主要包括開關電容型，變壓器型，轉換器型。電容型開關陣列復雜，均衡速度慢。變壓器型，成本高、體積大、效率低、系統變更困難。傳統的變換器型以Buck、Boost、Buck-Boost或者變換器等成熟的變換器電路為基礎構建均衡電路，能量只能在相鄰電池間傳遞，且元器件數量眾多，成本高昂。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種電池組的兩級均衡裝置。

本實用新型所采用的技術方案是：一種電池組的兩級均衡裝置，包括：電壓采集模塊、控制模塊、通信模塊、均衡模塊和電源模塊；所述均衡模塊包括第一級均衡單元和第二級均衡單元，所述第一級均衡單元采用無源均衡電路，所述第二級均衡單元采用類Buck-Boost均衡電路；所述電壓采集模塊、控制模塊和均衡模塊依次連接；

所述無源均衡電路包括電池單體、電力電子開關和電阻，所述電力電子開關與電阻串聯后的電路再與電池單體并聯；

所述類Buck-Boost均衡電路具有開關管、二極管和一個儲能電感，每個模組兩端均裝有二極管和開關管，模組的一端與儲能電感的一側相連，模組的另一端與儲能電感的另一側相連，模組兩端的均衡支路均只有一個開關管和一個二極管；所述類Buck-Boost均衡電路中的每一個開關既是一個模組的放電回路的同時又是另一個模組的充電回路。

所述電壓采集模塊包括：電壓傳感器、A/D轉換器，所述電壓傳感器對各模組內的電池單體并聯組電壓進行采集，所述A/D轉換器將采集到的模擬信號轉化為數字信號并傳送到控制模塊。

所述控制模塊包括：驅動電路、MCU和外圍電路。

在本實用新型中，采用本領域常用的電壓采集模塊、控制模塊、通信模塊和電源模塊，一般情況下先把一定數量的電池單體串并聯組成一個模組，然后再將多個模組串聯起來進行使用，所述電壓采集模塊對各模組內電池單體并聯組進行電壓采集，并把采集得到的電壓信號變換以后傳給控制模塊，所述控制模塊根據所述電壓信號進行計算、判斷后控制均衡模塊的均衡電路實現所需的均衡。

所述無源均衡電路包括電池單體、電力電子開關和電阻，所述電力電子開關與電阻串聯后的電路再與電池單體并聯；

所述類Buck-Boost均衡電路，包括開關管、二極管和儲能電感L，每個模組兩端均裝有二極管和開關管，構成均衡電流的單向通路，模組的一端與儲能電感一側的A點相連，模組的另一端與儲能電感另一側的B點相連，為了減少開關器件，模組中處于最兩端位置的均衡支路只有一個開關管和一個二極管。該電路中每一個開關可以同時是一個模組的放電回路和另一個模組的充電回路。本實用新型電路原理類似buck-boost電路，但本實用新型的類Buck-Boost均衡電路只使用了一個儲能電感。

所述電壓采集模塊包含電壓傳感器、A/D轉換器。所述電壓傳感器針對各模組內的各電池單體并聯組電壓進行采集。所述A/D轉換器將采集到的模擬信號轉化為數字信號并傳送到控制模塊。